聊聊二维码扫码登录的原理
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原文：https://juejin.cn/post/6940976355097985032
前几天看了极客时间一个二维码的视频[1]，写的不错，这里总结下
在日常生活中，二维码出现在很多场景，比如超市支付、系统登录、应用下载等等。了解二维码的原理，可以为技术人员在技术选型时提供新的思路。对于非技术人员呢，除了解惑，还可以引导他更好地辨别生活中遇到的各种二维码，防止上当受骗。
二维码，大家再熟悉不过了
购物扫个码，吃饭扫个码，坐公交也扫个码
在扫码的过程中，大家可能会有疑问：这二维码安全吗？会不会泄漏我的个人信息？更深度的用户还会考虑：我的系统是不是也可以搞一个二维码来推广呢？
这时候就需要了解一下二维码背后的技术和逻辑了！
二维码最常用的场景之一就是通过手机端应用扫描 PC 或者 WEB 端的二维码，来登录同一个系统。比如手机微信扫码登录 PC 端微信，手机淘宝扫码登录 PC 端淘宝。那么就让我们来看一下，二维码登录是怎么操作的！
二维码登录的本质
二维码登录本质上也是一种登录认证方式。既然是登录认证，要做的也就两件事情！
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告诉系统我是谁 -
向系统证明我是谁
比如账号密码登录，账号就是告诉系统我是谁， 密码就是向系统证明我是谁; 比如手机验证码登录，手机号就是告诉系统我是谁，验证码就是向系统证明我是谁;
那么扫码登录是怎么做到这两件事情的呢？我们一起来考虑一下
手机端应用扫 PC 端二维码，手机端确认后，账号就在 PC 端登录成功了！这里，PC 端登录的账号肯定与手机端是同一个账号。不可能手机端登录的是账号 A，而扫码登录以后，PC 端登录的是账号 B。
所以，第一件事情，告诉系统我是谁，是比较清楚的！
通过扫描二维码，把手机端的账号信息传递到 PC 端，至于是怎么传的，我们后面再说
第二件事情，向系统证明我是谁。扫码登录过程中，用户并没有去输入密码，也没有输入验证码，或者其他什么码。那是怎么证明的呢？
有些同学会想到，是不是扫码过程中，把密码传到了 PC 端呢？但这是不可能的。因为那样太不安全的，客户端也根本不会去存储密码。我们仔细想一下，其实手机端 APP 它是已经登录过的，就是说手机端是已经通过登录认证。所说只要扫码确认是这个手机且是这个账号操作的，其实就能间接证明我谁。
认识二维码
那么如何做确认呢？我们后面会详细说明，在这之前我们需要先认识一下二维码！在认识二维码之前我们先看一下一维码！
所谓一维码，也就是条形码，超市里的条形码--这个相信大家都非常熟悉，条形码实际上就是一串数字，它上面存储了商品的序列号。
二维码其实与条形码类似，只不过它存储的不一定是数字，还可以是任何的字符串，你可以认为，它就是字符串的另外一种表现形式，
在搜索引擎中搜索二维码，你可以找到很多在线生成二维码的工具网站，这些网站可以提供字符串与二维码之间相互转换的功能，比如 草料二维码网站[2]
在左边的输入框就可以输入你的内容，它可以是文本、网址，文件........。然后就可以生成代表它们的二维码
你也可以把二维码上传，进行”解码“，然后就可以解析出二维码代表的含义
系统认证机制
认识了二维码，我们了解一下移动互联网下的系统认证机制。
前面我们说过，为了安全，手机端它是不会存储你的登录密码的。但是在日常使用过程中，我们应该会注意到，只有在你的应用下载下来后，第一次登录的时候，才需要进行一个账号密码的登录， 那之后呢 即使这个应用进程被杀掉，或者手机重启，都是不需要再次输入账号密码的，它可以自动登录。
其实这背后就是一套基于 token 的认证机制，我们来看一下这套机制是怎么运行的，
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账号密码登录时，客户端会将设备信息一起传递给服务端， -
如果账号密码校验通过，服务端会把账号与设备进行一个绑定，存在一个数据结构中，这个数据结构中包含了账号 ID，设备 ID，设备类型等等
const token = {
acountid:'账号ID',
deviceid:'登录的设备ID',
deviceType:'设备类型，如 iso,android,pc......',
}
复制代码
然后服务端会生成一个 token，用它来映射数据结构，这个 token 其实就是一串有着特殊意义的字符串，它的意义就在于，通过它可以找到对应的账号与设备信息，
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客户端得到这个 token 后，需要进行一个本地保存，每次访问系统 API 都携带上 token 与设备信息。 -
服务端就可以通过 token 找到与它绑定的账号与设备信息，然后把绑定的设备信息与客户端每次传来的设备信息进行比较， 如果相同，那么校验通过，返回 AP 接口响应数据， 如果不同，那就是校验不通过拒绝访问
从前面这个流程，我们可以看到，客户端不会也没必要保存你的密码，相反，它是保存了 token。可能有些同学会想，这个 token 这么重要，万一被别人知道了怎么办。实际上，知道了也没有影响， 因为设备信息是唯一的，只要你的设备信息别人不知道， 别人拿其他设备来访问，验证也是不通过的。
可以说，客户端登录的目的，就是获得属于自己的 token。
那么在扫码登录过程中，PC 端是怎么获得属于自己的 token 呢？不可能手机端直接把自己的 token 给 PC 端用！token 只能属于某个客户端私有，其他人或者是其他客户端是用不了的。在分析这个问题之前，我们有必要先梳理一下，扫描二维码登录的一般步骤是什么样的。这可以帮助我们梳理清楚整个过程，
扫描二维码登录的一般步骤
大概流程
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扫码前，手机端应用是已登录状态，PC 端显示一个二维码，等待扫描 -
手机端打开应用，扫描 PC 端的二维码，扫描后，会提示"已扫描，请在手机端点击确认" -
用户在手机端点击确认，确认后 PC 端登录就成功了
可以看到，二维码在中间有三个状态， 待扫描，已扫描待确认，已确认。那么可以想象
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二维码的背后它一定存在一个唯一性的 ID，当二维码生成时，这个 ID 也一起生成，并且绑定了 PC 端的设备信息 -
手机去扫描这个二维码 -
二维码切换为 已扫描待确认状态， 此时就会将账号信息与这个 ID 绑定 -
当手机端确认登录时，它就会生成 PC 端用于登录的 token，并返回给 PC 端
好了，到这里，基本思路就已经清晰了，接下来我们把整个过程再具体化一下
二维码准备
按二维码不同状态来看， 首先是等待扫描状态，用户打开 PC 端，切换到二维码登录界面时。
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PC 端向服务端发起请求，告诉服务端，我要生成用户登录的二维码，并且把 PC 端设备信息也传递给服务端 -
服务端收到请求后，它生成二维码 ID，并将二维码 ID 与 PC 端设备信息进行绑定 -
然后把二维码 ID 返回给 PC 端 -
PC 端收到二维码 ID 后，生成二维码(二维码中肯定包含了 ID) -
为了及时知道二维码的状态，客户端在展现二维码后，PC 端不断的轮询服务端，比如每隔一秒就轮询一次，请求服务端告诉当前二维码的状态及相关信息
二维码已经准好了，接下来就是扫描状态
扫描状态切换
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用户用手机去扫描 PC 端的二维码，通过二维码内容取到其中的二维码 ID -
再调用服务端 API 将移动端的身份信息与二维码 ID 一起发送给服务端 -
服务端接收到后，它可以将身份信息与二维码 ID 进行绑定，生成临时 token。然后返回给手机端 -
因为 PC 端一直在轮询二维码状态，所以这时候二维码状态发生了改变，它就可以在界面上把二维码状态更新为已扫描
那么为什么需要返回给手机端一个临时 token 呢？临时 token 与 token 一样，它也是一种身份凭证，不同的地方在于它只能用一次，用过就失效。
在第三步骤中返回临时 token，为的就是手机端在下一步操作时，可以用它作为凭证。以此确保扫码，登录两步操作是同一部手机端发出的，
状态确认
最后就是状态的确认了。
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手机端在接收到临时 token 后会弹出确认登录界面，用户点击确认时，手机端携带临时 token 用来调用服务端的接口，告诉服务端，我已经确认 -
服务端收到确认后，根据二维码 ID 绑定的设备信息与账号信息，生成用户 PC 端登录的 token -
这时候 PC 端的轮询接口，它就可以得知二维码的状态已经变成了"已确认"。并且从服务端可以获取到用户登录的 token -
到这里，登录就成功了，后端 PC 端就可以用 token 去访问服务端的资源了
扫码动作的基础流程都讲完了，有些细节还没有深入介绍，
比如二维码的内容是什么？
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可以是二维码 ID -
可以是包含二维码 ID 的一个 url 地址
在扫码确认这一步，用户取消了怎么处理？这些细节都留给大家思考
总结
我们从登陆的本质触发，探索二维码扫码登录是如何做到的
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告诉系统我是谁 -
向系统证明我谁
在这个过程中，我们先简单讲了两个前提知识，
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一个是二维码原理， -
一个是基于 token 的认证机制。
然后我们以二维码状态为轴，分析了这背后的逻辑: 通过 token 认证机制与二维码状态变化来实现扫码登录.
需要指出的是，前面的讲的登录流程，它适用于同一个系统的 PC 端，WEB 端，移动端。
平时我们还有另外一种场景也比较常见，那就是通过第三方应用来扫码登录，比如极客时间/掘金 都可以选择微信/QQ 等扫码登录，那么这种通过第三方应用扫码登录又是什么原理呢？
感兴趣的同学可以思考研究一下，欢迎在评论区留下你的见解。
参考资料
极客时间一个二维码的视频: https://time.geekbang.org/dailylesson/detail/100044032?utm_source=u_nav_web&utm_medium=u_nav_web&utm_term=u_nav_web
[2]草料二维码网站: https://cli.im/
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